Gaia

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Gaia
Maquette de Gaia salon du Bourget 2013 DSC 0191.JPG
Макет Gaia на салоне Ле Бурже, 2013
Заказчик

ЕКА

Спутник

точки L2 системы Земля-Солнце, около 1,5 млн км от Земли

Запуск

19 декабря 2013, 9:12:00 UTC

Ракета-носитель

Союз-Фрегат[1]

Стартовая площадка

Космодром Куру ELS

NSSDC ID

2013-074A

SCN

39479

Технические характеристики
Масса

2029 кг[1]

Размеры

4,6 × 2,3 м

Мощность

1910 Вт

Срок активного существования

5—6 лет

Элементы орбиты
Тип орбиты

орбита Лиссажу

Период обращения

около 180 суток[1][2]

Перицентр

370 тыс. км[2]

Целевая аппаратура
ASTRO

Астрометрия

BP/RP

Фотометрия

RVS

Спектрометр

Скорость передачи

единицы кб/с в S-диапазоне, 3—8 Мбит/с в X-диапазоне

Сайт проекта
Commons-logo.svg Gaia на Викискладе

Gaia (изначально от Global Astrometric Interferometer for Astrophysics[1]; в русской транскрипции Гайя или Гея) — космический телескоп Европейского космического агентства, преемник проекта Hipparcos. ИСЗ был выведен на орбиту 19 декабря 2013 года[3][4]. Главная задача телескопа — составить подробную карту распределения звёзд нашей Галактики.

Телескоп работает в оптическом диапазоне. Менее чем через месяц после запуска он достиг орбиты, расположенной в сотнях тысячах километров от второй точки Лагранжа (L2) системы Земля — Солнце. Для максимальной тепло- и светозащиты телескоп оснащён большим разворачивающимся экраном площадью в 100 квадратных метров.

Предполагается, что с помощью Gaia будет составлена трёхмерная карта части нашей Галактики с указанием координат, направления движения и цвета около миллиарда звёзд. Помимо этого, телескоп сможет открыть около 10 тыс. экзопланет, а также астероиды и кометы в Солнечной системе.

Разработка миссии Gaia заняла 13 лет и обошлась в 740 млн. евро[5].

Задачи[править | править исходный текст]

Важнейшая научная задача экспедиции Gaia заключается в том, чтобы при помощи обследования звёзд прояснить возникновение и развитие нашей Галактики. Собранные Gaia данные позволят астрономам лучше понять, как возникают звёзды и каким образом они насыщают материей пространство вокруг себя когда умирают. Прежде недостижимая точность измерения отдаления (параллакс) и движения (собственное движение, радиальная скорость) приблизительно одного миллиарда звёзд, дадут астрономам более чёткую картину развития и структуры Млечного Пути. Параллакс и собственное движение будут измеряться с помощью двух разнонаправленных телескопов, плоскость обзора которых перпендикулярна оси вращения. Радиальная скорость звезд будет измеряться с помощью одного спектрометра, также установленного на Gaia.

Точность измерения параллакса и местоположения для ярких звёзд (до 15 m) будет выше 25 µas (миллионных долей угловой секунды), а для слабых звёзд (около 20 m) до 300 µas.

Вторая задача телескопа — открытие экзопланет. Количество возможных кандидатов оценивают в 10 000 тел, что в несколько раз больше, чем у «Кеплера».

Отличительные особенности[править | править исходный текст]

Схема устройства телескопа. М1,М2,М3 — зеркала первого телескопа, М’1,М’2,М’3 — зеркала второго телескопа, 1 — система крепления зеркал (карбид кремния[6]), 2 — система охлаждения сенсоров, 3 — сборка в фокальной плоскости, 4 — баллон с азотом, 5 — дифракционные решетки для спектроскопа, 6 — бак топлива, 7 — звездный датчик, 8 — электроника и батареи.
Схема сенсоров в фокальной плоскости

Основным инструментом телескопа Gaia станет самый большой цифровой сенсор из когда-либо созданных для миссий в космосе, он состоит из 106 отдельных CCD-матриц размером 4,7 × 6 см каждая[7]. Общее разрешение достигает 938 млн. пикселов (у «Кеплера», лучшего из предшественников, этот показатель составлял 95 млн) при физическом размере сборки матриц 100 на 50 см.

Оптическая схема телескопа состоит из двух зеркальных телескопов с размером основных зеркал (M1, M'1) 1,46 на 0,51 метра[8][9]. Всего в каждом телескопе 6 зеркал[10]. При этом оба телескопа проецируют изображение в одну фокальную плоскость, а разделение изображений возложено на цифровую обработку. Для части фотосенсоров дополнительно используется набор дифракционных решеток.

Для осуществления сканирования телескоп комбинирует несколько видов вращений. За счет вращения вокруг собственной оси телескопа осуществляется основное сканирование в ходе которого оба телескопа снимают кольцевой участок небосвода высотой 0,7 градуса[10]. За счет прецессии осуществляется медленный поворот этого кольцевого участка.[11]

Из-за постоянного вращения усложняется связь с Землей. Традиционно используемые параболические антенны потребовали бы механический привод, который бы значительно возмущал положение телескопа и снизил бы точность. Поэтому на торце аппарата установлена группа фазированных антенных решеток, которые используют электронное отклонение луча.[12]

Стоимость[править | править исходный текст]

ЕКА предполагает общую стоимость проекта, включающую стоимость аппарата, средств выведения и наземного контроля, равной приблизительно 577 миллионам евро. Контракт на разработку и постройку самого телескопа Gaia, стоимостью 317 миллионов евро, получила европейская компания EADS Astrium. Стоимость последующей научной обработки данных (будет разделена между странами участницами ЕКА) оценивается в 120 миллионов евро.

Старт[править | править исходный текст]

Запуск телескопа первоначально был намечен на 20 ноября 2013 года с космодрома Куру во французской Гвиане, посредством ракеты-носителя Союз в сочетании с разгонным блоком «Фрегат»[13]. Однако, из-за проблем с такими же, как на «Гайе», транспондерами на другом неназванном космическом аппарате, которые слишком быстро деградировали, было решено, что запуск состоится в окне между 17 декабря 2013 и 5 января 2014 года[14]. Запуск состоялся 19 декабря 2013 года в 09:12:18 UTC[15][16], в 09:54 UTC (13:54 мск) космический аппарат отделился от разгонного блока «Фрегат».[17]

8 января 2014 года аппарат успешно достиг своей целевой орбиты вокруг точки L2. Параметры орбиты - 263 x 707 x 370 тыс км, полный оборот по орбите около 180 дней[2]. Последующие четыре месяца аппарат продолжит тестирование и калибровку бортовых приборов[2].

Орбита[править | править исходный текст]

Приблизительная схема ориентации корабля по отношению к Солнцу. За счёт комбинации вращения вокруг собственной оси и прецессии, осуществляется сканирование[11]

После старта Gaia потребовалось три недели для того, чтобы достигнуть своей орбиты в окрестностях второй точки Лагранжа (L2), отдалённой от земли на 1,5 миллиона километров, что приблизительно в четыре раза больше, чем отдаление Луны от Земли. Период обращения по орбите Лиссажу будет составлять около 180 дней, расстояние до L2 — от 270 до 707 тысяч километров[1][2]. На орбите вокруг этой точки гравитационного равновесия, приблизительно на неизменном удалении от Земли и Солнца, телескоп будет находиться в стабильных условиях, недоступных на околоземной орбите. За несколько лет работы аппарату почти не потребуется включений двигателя для коррекции собственной орбиты.

Запланированная длительность миссии[править | править исходный текст]

Gaia рассчитан на пять лет эксплуатации. Орбита спутника рассчитана так, чтобы в течении примерно 6 лет не попадать в область тени или полутени от Земли, так как даже короткое затмение приведет к потере энергоснабжения и значительному тепловому шоку[18][19].

За весь срок работы каждый запланированный объект будет наблюдаться около 70 раз. Многократные измерения положения звезд позволят получить данные об их собственном движении.

Примечания[править | править исходный текст]

  1. 1 2 3 4 5 Gaia fact sheet (англ.). ESA. Проверено 13 декабря 2013.
  2. 1 2 3 4 5 Gaia enters its operational orbit, The European Space Agency (ESA) 2014-01-08
  3. Gaia launch set for 19 December. (англ.)
  4. ESA PR 44-2013: LIFTOFF FOR ESA'S BILLION-STAR SURVEYOR  (англ.), ЕКА (19 December 2013). Проверено 19 декабря 2013.
  5. Сегодня состоится запуск спутника Gaia 19 декабря 2013
  6. Gaia: like a diamond in the sky | Universe @ CSIRO
  7. «Для космического телескопа Gaia собрана самая большая CCD-матрица» // 3DNews, 11.07.2011.
  8. ESA Science & Technology: Gaia mirrors ready to shine
  9. Gaia Instrument Information. Gaia Mission Section // spaceflight101, 2013
  10. 1 2 The Gaia Telescopes, Carme Jordi 2009-08-25
  11. 1 2 Analysis of the Gaia orbit around L2, 2009
  12. http://www.esa.int/Our_Activities/Operations/Gaia "Gaia uses a specially designed on-board phased array antenna to beam the data back (a conventional steerable antenna would have disturbed the fantastically precise measurements)."
  13. Европейский телескоп «Гайя» может быть запущен после 17 декабря, РИА Новости (23 октября 2013).
  14. Запуск в космос «самой большой цифровой камеры в мире» отложили до декабря // Lenta.ru, 2013-10-24
  15. Soyuz ST-B successfully launches Gaia space observatory. nasaspaceflight.com (19 December 2013). Проверено 19 декабря 2013.
  16. "Союз-СТ-Б" с телескопом "Гайя" стартовал с космодрома Куру // НК, 19.12.2013
  17. Европейский телескоп успешно отделился от разгонного блока // НК, 19.12.2013
  18. Gaia Mission & Orbit Design Gaia Mission Section  (англ.), Spaceflight101. Проверено 19 декабря 2013.
  19. Gaia: The L2 Orbit, Fran¸cois Mignard 2009-08-25

См. также[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]